TechGuides.ru

Информация

Опрос

Как вам сайт?

Отличный! - 42.9%
Нормальный - 42.9%
Средне... - 14.3%
Плохо! - 0%

Результаты: 7
Голосование на этот опрос закончилось в: Июль 28, 2013

Как делают микропроцессоры

Оцените материал
(0 голосов)

В наше время многие вещи, которые нас окружают, содержат электронную начинку. Появление технологий позволяющих разместить на одном маленьком кристалле устройство с огромными вычислительными возможностями дает нам сегодня возможность обрести незаменимых помощников. Все умные электронные устройства работают под управлением микропроцессоров, являющихся, по сути своей, большой интегральной схемой, содержащей миллионы транзисторов и других элементов. А как же делают микропроцессоры, да и вообще микросхемы? Как из куска кремния получают такие кирпичики, из которых состоит умная электроника.


Создание тонкой пластины основы.


Из всех химических элементов, из которых делают процессоры, основной это кремний. Кремний довольно распространен в земной коре и является полупроводником. Это означает, что в зависимости от того, какие примеси вы добавляете к нему, он может стать проводником. Такие свойства кремния позволяют сделать транзисторный ключ, который лежит в основе принципов работы процессора. Современные процессоры содержат буквально миллионы транзисторов.

На первом этапе, делаются пластины, на которых процессор будет сформирован в дальнейшем. Для этого кремний, добытый в земной коре, подвергают очистке. Полученный в результате очистки поликремний расплавляют с незначительным количеством активных элементов, таких как мышьяк, бор, фосфор и сурьма, в кварцевом тигле (контейнере, который не плавится при высоких температурах).

Как только температура расплава достигнет нужной температуры, в него помещается затравка из монокремния. Расплав медленно охлаждается, в это время начинается рост кристаллов вокруг помещенной затравки. Пока рост кристаллов продолжается затравка медленно извлекается из расплава. Для того что бы нормализовать температурные колебания расплава, он медленно вращается. Температура расплава и скорость извлечения затравки влияют на диаметр получаемого слитка кристаллического кремния, а концентрация активных примесей управляет свойствами будущих пластин, которые нарежут из этого слитка. Процесс выращивания кристаллического кремния требует постоянного контроля параметров вращающего расплава. Из-за поверхностного натяжения жидкого расплава и кристаллической структуры вращающийся кристаллический кремний стремится к округлой форме.

Этот процесс может длиться несколько часов. Для дальнейшего использования очень важна химическая чистота выращиваемого кристаллического кремния. Так как концы полученного слитка могут изменить свою структуру, из-за отжига в высокой температуре, в которой происходит процесс, они отрезаются.

Далее слиток нарезается на пластины толщиной один, два миллиметра. Края пластин скругляются, что бы предотвратить дальнейшие сколы и растрескивания. Эти пластины затем шлифуются механическим и химическим способом, что бы получить плоскую зеркальную поверхность. Полученные пластины прогревают, что бы снять любое остаточное напряжение в них. После сверхтонкого контроля поверхности на лазерной установке пластины готовы к формированию на них электронной структуры.

Создание электронной структуры.


Создание электронной структуры на поверхности пластин кремния чаще всего производится методом травления поверхности пластины после нанесения специального маскировочного слоя.

На поверхности пластины кремния под воздействием высоких температур создается слой окисла. На него наносится слой фоторезиста, который затем облучается источником ультрафиолетового света через специальный шаблон, содержащий топографию создаваемых электронных структур. Фоторезист, облученный ультрафиолетовым светом, под его воздействием закрепляется на кремниевой пластине, не засвеченный фоторезист смывается. Не защищенные фоторезистом участки поверхностного слоя окисла кремния вытравливаются ортофосфорной кислотой. После завершения травления защитная маска из фоторезиста удаляется с поверхности пластины.

Так пластина становится готова к нанесению следующего слоя формирующего нужную электронную структуру или к приварке электрических выводов сформированной микросхемы. Создавая на основе из кремния слои с примесями различных элементов, можно получать участки поверхности с требуемой электронной проводимостью. При легировании кремния бором получаем так называемую дырочную p – проводимость слоя, при добавлении фосфора и мышьяка можно получить электронную n – проводимость. Такие же процессы используются для создания оксидных (изолирующих) участков слоя или металлических контактных площадок.

Эти процессы производятся в специальных «чистых» помещениях, так как малейшая примесь, попавшая на пластину кремния, может изменить формируемую электронную структуру. Работники, занятые на этих работах, носят специальные костюмы и дышат через специальные фильтры. В наши дни все эти процессы стараются максимально автоматизировать, что бы исключить участие человека.

Как только пластина будет готова, каждый чип, сформированный на ней, тестируется и испытывается. Чипы не прошедшие проверку помечаются, что бы исключить их дальнейшее использование. Как правило, более худшие чипы получаются на краях пластины. Чипы из центра платины проходят дальнейшие более жесткие испытания, для использования в военной и промышленной аппаратуре. В конце пластина разрезается на отдельные чипы. После этого все чипы, признанные годными дальнейшему использованию, помещаются каждый в свой индивидуальный корпус. 

Так как затраты на производство электронных компонентов в данном случае могут быть очень велики, такие предприятия обычно размещаются в регионах с относительно дешёвой рабочей силой.

Прочитано 3816 раз

1 Комментарий

Оставить комментарий

Поля, помеченные (*), обязательны к заполнению
HTML-коды запрещены

Поиск

Авторизация

Сейчас на сайте

Сейчас 26 гостей и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте

Новые комментарии